食用植物油中重金屬分析及其健康風險評價

邱會東，趙 波，張 紅，張小敏

(1.重慶科技學院化學化工學院，重慶 401331； 2.上海出入境檢驗檢疫局，上海 200135；3.陜西應用物理化學研究所，西安 710061)

油脂安全

食用植物油中重金屬分析及其健康風險評價

邱會東1，趙 波2，張 紅3，張小敏1

(1.重慶科技學院化學化工學院，重慶 401331； 2.上海出入境檢驗檢疫局，上海 200135；3.陜西應用物理化學研究所，西安 710061)

針對食用植物油中重金屬的污染及其危害性，利用微波消解技術結合電感耦合等離子體質譜法同時測定食用植物油中8種重金屬元素含量。并按照美國環(huán)保署推薦的方法，建立了食用植物油重金屬污染健康風險評價模型，初步評價了食用植物油中As、Cr(Ⅵ)、Cd、Pb、Cu、Zn、Ni和Mn 8種重金屬經口攝入途徑所引起的健康風險。結果表明，8種重金屬總健康風險約為1.05×10-3a-1，其中致癌性污染物健康風險約為1.05×10-3a-1，非致癌性污染物健康風險為3.38×10-10a-1。致癌性污染物對人體的健康風險危害性大小順序為Cr(Ⅵ)>As>Cd，非致癌性污染物對人體健康風險的危害性大小順序為Ni>Pb>Cu>Zn>Mn。此外，實驗結果表明致癌性重金屬比非致癌性重金屬對人群產生的健康風險更顯著，致癌性重金屬中Cr(Ⅵ)對健康風險影響最大。

食用植物油；重金屬；健康風險評價

食用植物油是人們的生活必需品，其安全問題已備受關注。食用植物油在原料生產、壓榨或浸出、精煉、儲運等環(huán)節(jié)均可能引入具有潛在毒性的重金屬離子，雖然重金屬殘留量很低，但是長期食用含微量污染物超標的食用植物油，將嚴重影響人們的身體健康[1-2]。本文建立了微波消解[3-5]-電感耦合等離子體質譜法同時檢測不同種類食用植物油中8種重金屬污染物的含量，并初步探討不同重金屬元素殘留對人體健康產生的危害性風險。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

Marx5高通量微波消解系統(tǒng)(美國CEM公司)；電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS，美國熱電公司)；美國密理博純水器。

1.2 實驗方法

1.2.1 微波消解

準確稱取0.50 mL食用植物油樣品置于消解罐中，分別加入6.0 mL HNO3(65%)和1.5 mL H2O2于消解罐中，然后按照文獻[6]中所建立的微波消解程序對植物油樣品進行消解處理，消解完全后的樣品溶液經趕酸處理后用2%的稀硝酸稀釋定容至10 mL。

1.2.2 儀器工作條件

使用100 ng/mL的調諧液優(yōu)化儀器測試條件。

依據(jù)《塵肺病診斷標準》相關要求選擇我國萬東研發(fā)以及提供的500mA 高頻X線機進行高千伏胸片檢查，150kV為額定電壓，檢查質量性能顯示合格，應用小焦點，柵比為10：1，靶片距為1.8m，中速鎢酸鈣增感屏，110至130kV為攝片電壓，200mA為攝片電流，依據(jù)體厚選擇曝光時間，取值范圍在4.5至11ms之間；膠片規(guī)格為36*36cm。標準防護后，通過后前位姿勢，中心線位于第6胸椎，讓患者深吸氣之后屏氣進行檢查。通過HQ-320XT自動洗片機進行洗片，柯達顯定影套藥為洗片藥，31攝氏度為設置的溫度。

ICP-MS條件：等離子體RF發(fā)生器頻率27 MHz；載氣流速1.0 L/min，冷卻氣流速15 L/min；采樣深度7 mm；石英同心霧化器；采樣錐與截取錐種類為鎳錐；進樣量1 mL/min。質譜掃描范圍40～210 u。

1.2.3 方法分析線的選擇

待測重金屬元素原子發(fā)射分析線分別為：Pb 220.3 nm、Cd 214.4 nm、Cr (Ⅵ) 267.7 nm、Cu 327.4 nm、Zn 206.2 nm、Ni 231.6 nm、As 193.8 nm、Mn 257.6 nm。實驗采用食用植物油中不存在且性質穩(wěn)定的釔(371.0 nm)為內標元素，利用內標法消除部分物理干擾及儀器的漂移影響。

1.2.4 健康風險評價模型及風險表征

風險表征是根據(jù)人群生活過程中常見不良健康反應發(fā)生概率，以及受到危害性后這些人群的最低死亡率。針對社會人群健康危害性評價，有毒物質所產生的健康風險水平的數(shù)量級為10-4～10-6，有毒物質所產生的健康風險可忽略的水平數(shù)量級為10-7～10-8[7]。根據(jù)美國環(huán)保署公布的有毒污染物有關暴露途徑所致健康風險評價相關參考數(shù)據(jù)[8]，本實驗所檢測的8種重金屬離子中，化學致癌性污染物Cd、Cr(Ⅵ)、As相應致癌風險斜率因子SF和非化學致癌性污染物Pb、Cu、Zn、Ni、Mn相應非致癌性重金屬參考劑量RfD分別見表1、表2。

表1 化學致癌性重金屬風險斜率因子

(kg·d)/mg

表2 非化學致癌性重金屬參考劑量

mg/(kg·d)

根據(jù)重金屬的毒性將其分為致癌性重金屬健康風險和非致癌性重金屬健康風險進行評價，其計算公式分別如下[9]：

Rc=∑(Di×SF)/70

(1)

Rn=∑[(Di/RfD)×10-6]/70

(2)

Di=0.03×Ci/60

(3)

式中：Rc為致癌性重金屬總健康風險，a-1；Rn為非致癌性重金屬總健康風險，a-1；Di為重金屬i經口攝入途徑的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；70為人類平均壽命；0.03為成人每日平均經口攝入食用植物油量,L；Ci為食用植物油中各重金屬的實測質量濃度，mg/L；60為人體平均體重，kg。

假定各重金屬對人體健康危害的毒性作用不存在拮抗或協(xié)同關系，則重金屬通過食用植物油經口攝入途徑對人體產生的總健康風險R總見下式：

R總=Rc+Rn

(4)

2 結果與討論

2.1 分析方法的驗證

在本方法的測試條件下，分別測定系列標準溶液中各元素的譜線相對強度值Y，以譜線相對強度值Y對各元素的含量X(μg/g)進行線性回歸分析，在 0.01～10 μg/g范圍之間獲得標準曲線的線性回歸方程、相關系數(shù)。根據(jù)IUPAC，對食用植物油消解液稀釋至接近試劑空白，并連續(xù)測定該稀釋溶液10次，以檢測結果的3倍標準偏差所對應濃度為該方法中各重金屬元素的檢出限，以檢測結果的10倍標準偏差計算各相應重金屬元素的定量限。與此同時，實驗還選擇了市售食用植物油樣品為分析樣品，各個重金屬元素分別以1.0 μg/g的添加量進行加標回收率實驗，并計算其相對標準偏差(RSD)，實驗結果見表3。

由表3可知，8種重金屬元素的譜線相對強度值與其含量在0.01～10 μg/g范圍內均具有良好的線性關系。雖然實驗方法對不同重金屬元素檢測結果的回收率存在一定差異，但回收率均在94.8%～100.7%之間，方法的相對標準偏差RSD均低于6.7%，也同時證明實驗過程中待測重金屬元素基本上無損失現(xiàn)象，可以滿足食用植物油中各重金屬元素同時分析的要求。

表3 重金屬元素的線性回歸方程、檢出限、回收率及RSD(n=5)

2.2 食用植物油中各重金屬元素殘留檢測

依據(jù)所建立的實驗方法，分別對市售的6種食用植物油樣品中8種重金屬元素進行了檢測，對每個食用植物油樣品進行3個平行樣品分析。不同食用植物油樣品的重金屬元素分析結果見表4。

表4 不同食用植物油樣品的重金屬元素分析結果 mg/L

注：1為壓榨工藝；2為浸出工藝。下同。

由表4可知，在不同食用植物油樣品中，8種重金屬元素殘留量差異較大，其中Cr(Ⅵ)殘留量最高，Zn次之，其他6種重金屬元素殘留量基本相當。

2.3 食用植物油中重金屬元素的健康風險評價

按照人群健康風險評價參數(shù)模型公式(1)～(4)以及表4中不同重金屬元素在食用植物油中殘留量，可計算食用植物油中重金屬經口攝入途徑所造成的健康風險(平均個人年風險)，評價數(shù)據(jù)見表5和表6。

表5 致癌性重金屬經口攝入途徑產生的健康風險 a-1

表6 非致癌性重金屬經口攝入途徑產生的健康風險 a-1

由表5可知，食用植物油中致癌性污染物Cd、Cr(Ⅵ)、As 經口攝入途徑引起的致癌風險平均值分別為9.53×10-7、1.04×10-3、4.73×10-6a-1；健康風險危害性依次為Cr(Ⅵ) > As> Cd。其中Cd和As均低于國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受值5.0×10-5a-1，而Cr(Ⅵ)已經超出ICRP推薦的最大可接受值。說明食用植物油中致癌性物質經口攝入途徑對人體健康產生的危害不容忽視。由表6可知，非致癌性污染物Pb、Cu、Zn、Ni、Mn 所引起的健康危害的個人年風險大小順序為Ni>Pb>Cu>Zn>Mn，其總體攝入量對人體健康危害的個人年風險水平集中在3.38×10-10a-1；即10億人口中因食用植物油中非致癌性污染物而受到健康危害或死亡的人數(shù)不到4人。從而說明在食用植物油中非致癌性重金屬元素Pb、Cu、Zn、Ni、Mn 所引起的致癌健康風險可忽略不計，不會對社會人群構成明顯的危害。致癌性污染物對人體健康危害的個人年風險遠遠超過非致癌性污染物的年風險，其風險水平平均相差7個數(shù)量級，說明了致癌性重金屬對人體的危害遠大于非致癌性重金屬。在所分析的8種重金屬污染物中，總健康風險約為1.05×10-3a-1，基本上均為致癌性污染物健康風險的體現(xiàn)。在致癌性污染物中Cr(Ⅵ)對人體健康危害的年風險占總風險的99%。

通過對市售食用植物油中重金屬污染物的健康風險的評估，表明食用植物油中致癌性重金屬Cr(Ⅵ)通過食用植物油經口攝入途徑對社會人群健康產生的危害不可小視，需加強對食用植物油加工原材料的種植土地土壤、加工設備材質及儲運等環(huán)節(jié)的監(jiān)督監(jiān)管力度，進而保證人們日常生活所需食品的安全。此外，本工作僅研究常見重金屬元素經口攝入暴露途徑對社會人群健康的風險，還有許多重金屬元素和有機微污染物在食用植物油中存在，均可能對人群造成健康風險，有待于后續(xù)研究工作進一步探討與完善。

3 結 論

針對食用植物油樣品，建立了微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定重金屬元素殘留的方法。在風險評價方面，食用植物油中致癌性重金屬引起的健康風險順序為Cr(Ⅵ)>As>Cd，非致癌性重金屬引起的健康風險順序為Ni>Pb>Cu>Zn>Mn。并且致癌性重金屬比非致癌性重金屬對人群產生的健康風險更顯著，是非致癌性重金屬的107倍，食用植物油中致癌性物質經口攝入途徑對人體健康產生的危害不容忽視。

[1] 白新鵬. 食用植物油生產的質量安全因素分析[J].食品安全導刊, 2008(1):88-91.

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[4] 倪張林，湯富彬，屈明華，等.微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定油茶籽和核桃中的8種金屬元素[J].中國油脂，2013,38(5):84-88.

[5] 劉宏偉, 謝華林, 朱乾華. ICP-MS法直接測定食用黃油中的重金屬元素[J].中國糧油學報, 2014, 29(9):112-114,128.

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Analysis of heavy metal in edible vegetable oils and its health risk assessment

QIU Huidong1, ZHAO Bo2, ZHANG Hong3, ZHANG Xiaomin1

(1.Department of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China; 2.Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Shanghai 200135,China; 3. Shaanxi Applied Physics-Chemistry Research Institute，Xi’an 710061,China)

In order to research the contamination degree and hazards of heavy metals, the contents of eight kinds of heavy metals in edible vegetable oils were simultaneously determined by inductively coupled plasma mass spectrometer(ICP-MS) after microwave digestion. The health risk assessment model of heavy metal contamination was established according to the method recommended by United States Environmental Protection Agency(USEPA). The health risks of oral intake of eight kinds of heavy metals As、Cr(Ⅵ)、Cd、Pb、Cu、Zn、Ni and Mn in edible vegetable oils were preliminarily assessed. The results showed that the total health risk of the eight kinds of heavy metals was 1.05×10-3a-1， in which the carcinogenic risk was 1.05×10-3a-1and the non-carcinogenic risk was 3.38×10-10a-1. The health risks caused by carcinogenic heavy metals in edible vegetable oils decreased as the order: Cr(Ⅵ), As, Cd，and the risks caused by non-carcinogenic heavy metals decreased as the order: Ni, Pb, Cu, Zn, Mn. It indicated that the health risk caused by carcinogenic heavy metals was much higher than that caused by non-carcinogenic heavy metals, and Cr(Ⅵ) showed the highest potential risk.

edible vegetable oil; heavy metal; health risk assessment

2016-06-08；

2016-11-19

國家自然科學基金(21302237)；重慶科技學院校內科研基金資助(CK201601221302237)；重慶科技學院研究生科技創(chuàng)新項目(YKJCX1620504)

邱會東(1975)，男，副教授，碩士，主要從事分析化學及食品安全評價方面的工作(E-mail)qhd324@163.com。

TS225.1；TS207.7

A

1003-7969(2017)03-0091-04